KR102343072B1

KR102343072B1 - 연마 로봇

Info

Publication number: KR102343072B1
Application number: KR1020200005530A
Authority: KR
Inventors: 이만기; 최재연; 박성호; 배종호; 최용; 정구봉
Original assignee: 한국로봇융합연구원
Priority date: 2020-01-15
Filing date: 2020-01-15
Publication date: 2021-12-23
Also published as: KR20210092042A

Abstract

본 발명은 연마 로봇에 관한 것이다. 본 발명은 강판을 연마하는 연마 모듈과 강판 위를 주행하는 주행 모듈을 포함한다. 연마 모듈은 연마 유닛, 가압 유닛, 수직 이동 유닛을 구비하며, 가압 유닛이 탄성에 의해 연마 유닛을 가압하면서 연마를 수행한다.
본 발명에 따르면 연마 유닛을 탄성에 의해 가압함으로써 능동적으로 연마를 수행할 수 있다.

Description

연마 로봇 {Grinding robot}

본 발명은 연마 로봇에 관한 것으로, 연마 헤드, 일단이 연마 헤드에 연결되어 연마 헤드를 지지하고 연마 헤드를 회전시키는 연마 본체를 구비하는 연마 유닛과, 연마 유닛에 일단이 연결되어 연마 유닛을 가압하는 가압 유닛과, 가압 유닛의 타단에 연결되며 가압 유닛을 수직 방향으로 이동시키는 수직 이동 유닛을 구비하는 연마 모듈, 연마 모듈을 내장하는 메인 프레임, 메인 프레임 내측에 구비되어 연마 모듈을 수평 이동시키는 XY 스테이지, 메인 프레임의 양측면에 장착된 한 쌍의 주행 바퀴를 구비하는 주행 모듈을 포함하는 연마 로봇에 관한 것이다.

연마 작업은 유리, 철재, 석재 등 다양한 재질의 제품을 가공할 때 마감이 미흡하거나 평탄하지 못한 부분을 다듬는 작업이다. 숫돌과 연마제를 이용하여 표면이 남아 있는 흠이나 돌기 등을 제거한다. 연마 작업은 생산된 제품의 완성도와 직결되며, 다양한 재질의 그라인더와 장치를 통해 연마 작업을 수행하고 있다.

하지만, 현재 연마 작업은 작업자가 육안으로 연마 대상물을 확인하며 연마를 수행하고 있어, 대부분 수작업으로 이루어지고 있는 실정이다. 연마 작업은 연마 과정 중에 장시간 진동에 노출되기 때문에, 특히 초보 작업자의 경우 장시간 연마 작업 진행시 손떨림 등의 증상이 나타나고 안전 문제가 발생할 수 있다. 따라서 수작업이 아닌 로봇에 의해 자동으로 연마가 수행될 수 있는 장치가 필요하다.

또한, 배관이나 좁은 면적의 기판을 연마하는 장치에 대해서는 다양한 연마 장치가 개발되어 있는 반면, 강판과 같이 대면적을 연마하는 장치는 개발이 미흡한 실정이다. 따라서, 강판과 같은 대면적에서 연마를 수행할 수 있는 장치의 개발이 필요하다.

대한민국 등록특허 제10-1616643호(2016.04.22)

본 발명은 연마 헤드를 탄성에 의해 가압하여 연마 대상물을 능동적으로 연마할 수 있는 연마 로봇을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 작업자가 원격으로 제어할 수 있으며, 대면적에서의 연마를 효율적으로 수행하는 연마 로봇을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 연마 로봇은 연마 모듈과 주행 모듈을 포함한다. 연마 모듈은 연마 유닛, 가압 유닛, 수직 이동 유닛을 구비한다. 연마 유닛은 헤드와, 일단이 연마 헤드에 연결되어 연마 헤드를 지지하고 연마 헤드를 회전시키는 연마 본체를 구비한다. 가압 유닛은 연마 유닛에 일단이 연결되어 연마 유닛을 가압한다. 수직 이동 유닛은 가압 유닛의 타단에 연결되며 가압 유닛을 수직 방향으로 이동시킨다. 주행 모듈은 메인 프레임, XY 스테이지, 주행 바퀴를 구비한다. 메인 프레임은 연마 모듈을 고정시킨다. XY 스테이지는 메인 프레임 내측에 구비되어 연마 모듈을 수평 이동시킨다. 주행 바퀴는 메인 프레임의 양측면에 장착된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 연마 로봇은 연마 모듈과 이격되어 연마 모듈의 외측을 둘러싸는 집진 후드를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 연마 로봇은 메인 프레임의 내측에 적어도 하나의 카메라가 장착될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 연마 로봇은 메인 프레임의 적어도 하나의 모서리에 추락 방지 센서가 장착될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 연마 로봇에서 가압 유닛은 제1 가압판, 제2 가압판, 제3 가압판, 스프링을 구비할 수 있다. 제2 가압판은 제1 가압판과 평행하게 소정 거리 이격되어 배치될 수 있다. 제3 가압판은 제1 및 제2 가압판의 측면과 연결되어 제1 및 제2 가압판을 지지하되, 제1 가압판을 수직 방향으로 이동가능하게 지지할 수 있다. 적어도 하나의 스프링이 제1 및 제2 가압판 사이에 개재될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 연마 로봇에서 가압 유닛은 스프링의 내측에 스프링의 최대 압축 길이보다 같거나 짧게 형성되고, 제1 가압판에 일단이 고정되는 지지축을 더 구비할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 연마 로봇은 스프링 하단에 로드셀을 더 구비할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 연마 로봇에서 연마 유닛은 스파크 방지 덮개를 더 구비할 수 있다.

본 발명의 실시 형태에 따르면, 스프링의 탄성에 의해 연마 대상물을 가압하므로, 연마 대상물의 표면을 보다 매끄럽게 마감할 수 있다.

본 발명의 실시 형태에 따르면, 대면적의 강판에 대하여 원격으로 연마 대상을 탐지하고 연마함으로써, 연마 공정의 자동화를 구현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연마 로봇을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연마 로봇의 연마 모듈을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연마 로봇의 연마 모듈을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연마 로봇에서 주행 모듈을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 연마 로봇의 주행 모듈에서 XY 스테이지를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 연마 로봇을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 연마 로봇에서 집진 후드를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 연마 로봇에서 가압 유닛의 동작을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 연마 로봇에서 가압 유닛의 동작을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 연마 로봇에 의해 연마가 수행되는 것을 나타내는 도면이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연마 로봇을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연마 로봇의 연마 모듈을 나타내는 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연마 로봇의 연마 모듈을 나타내는 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 연마 로봇(3000)은 연마 모듈(1000)과 주행 모듈(2000)을 포함한다. 연마 모듈(1000)은 연마 유닛(1100), 가압 유닛(1200), 수직 이동 유닛(1300)을 포함한다. 연마 유닛(1100)은 연마 헤드(1110)와 연마 본체(1120)를 구비한다. 연마 헤드(1110)는 회전에 의해 강판이 매끄럽지 못한 곳, 흠집이 난 곳을 연마한다. 연마 헤드(1110)는 측면 연마가 가능하도록 소정의 두께로 형성된다. 연마 헤드(1110)는 연마 대상에 따라 다양한 재질로 형성될 수 있다. 본 실시예에서 연마 헤드(1110)는 숫돌로 형성될 수 있다.

연마 헤드(1110)는 평면을 연마하기 좋도록 원반 형태로 형성될 수 있으나, 이에 한정하지는 않으며, 반구형, 원통형 등 다양한 형태로 형성될 수 있다. 연마 헤드가 원통형으로 형성되는 경우, 원통형의 경우 원판인 경우와 구동방향이 다르기 때문에, 회전 방향 전환을 위해 모터와의 사이에 연결 수단을 장착해서 사용할 수 있다.

연마 본체(1120)의 내부에는 모터가 장착된다. 연마 본체(1120) 내부에서 연장되는 모터의 축은 연마 헤드(1110)의 중심과 연결된다. 연마 헤드(1110)는 연마 대상의 재질에 따라 교체되거나, 마모 정도에 따라 교체될 수 있다.

연마 유닛(1100)은 연마 헤드(1110)의 일부를 덮도록 스파크 방지 덮개(1111)를 구비할 수 있다. 스파크 방지 덮개(1111)는 부채꼴 형상으로 형성될 수 있다. 스파크 방지 덮개(1111)의 중심각은 60~120˚일 수 있다. 본 실시예에서는 스파크 방지 덮개(1111)의 중심각이 90˚이나, 이에 한정하지는 않는다. 스파크 방지 덮개(1111) 는 연마 헤드(1110)와 연마 본체 사이에 장착될 수 있다. 스파크 방지 덮개(1111)에 의해 연마시 발생하는 철가루 등이 연마 본체(1120), 가압 유닛(1200) 등에 튀지 않도록 할 수 있다.

가압 유닛(1200)은 연마 유닛(1100)에 연결된다. 가압 유닛(1200)은 연마 본체(1120)의 타단과 연결되어 연마 유닛(1100)을 탄성에 의해 가압한다. 가압 유닛(1200)은 하나 이상 배치될 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 하나의 가압 유닛(1200)은 제1 가압판(1210), 제2 가압판(1220), 제3 가압판(1230), 스프링(1240)을 구비한다. 제1 가압판(1210)은 연마 본체(1120)에 접하여 연마 유닛(1100)을 가압한다. 제2 가압판(1220)은 제1 가압판(1210)과 평행하도록 이격되어 배치된다. 제3 가압판(1230)은 제1 및 제2 가압판(1210, 1220)의 측면과 수직으로 연결된다.

제1 가압판(1210)은 제3 가압판(1230) 상에서 수직으로 이동 가능하도록 연결된다. 예를 들어, 제3 가압판(1230)에 홈이 형성되고 제1 가압판(1210)에 홈에 결합될 수 있는 T자형 돌기가 형성되어, 제1 가압판(1210)이 제3 가압판(1230)에 끼움 결합됨으로써, 제1 가압판(1210)이 제3 가압판(1230)의 상하 방향으로 이동할 수 있다.

제2 가압판(1220)은 일측이 제3 가압판(1230)에 고정되는데, 제1 가압판(1210)과 소정 거리 이격된 위치에 고정된다.

스프링(1240)은 제1 및 제2 가압판(1210, 1220) 사이에 개재된다. 제1 및 제2 가압판(1210, 1220)은 스프링(1240)에 의해 이격 간격이 유지된다. 스프링(1240)의 탄성 계수는 연마 대상에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 스프링(1240)은 연마 작업시 연마 유닛(1100)을 가압함과 동시에, 수직 방향의 진동을 흡수하여 연마 작업을 안정적으로 할 수 있도록 한다. 스프링(1240)은 복수 개가 구비될 수 있다.

가압 유닛(1200)이 연마 동작시 진동에 의해 수평 방향으로 진동하는 것을 방지하기 위하여 스프링(1240) 내측으로 지지축(1241)이 구비될 수 있다. 지지축(1241)은 스프링(1240)의 최대 압축 길이보다 같거나 짧은 것이 바람직하다. 스프링(1240)은 연마 유닛(1200)의 가압시 압축되며, 지지축(1241)에 의해 가압 유닛(1200)이 연마 동작시 수평 방향으로 진동되는 것이 방지된다.

가압 유닛(1200)은 하나 이상이 구비될 수 있다. 가압 유닛(1200)이 복수개 구비되는 경우, 각각의 가압 유닛(1200)이 수평 방향으로 소정 범위 내에서 틸팅되면서 연마 대상물에 대한 연마 헤드(1110)의 각도가 자유롭게 조절될 수 있다. 즉, 연마 대상물 표면에서 단차가 존재하는 지점에 연마 헤드(1110)를 밀착시킬 수 있으며, 단차를 효과적으로 연마할 수 있다. 본 실시예에서 스프링(1240)은 압축 스프링을 사용하였으나, 이에 한정하지는 않으며 가스 스프링 등이 사용될 수 있다. 가압 유닛(1200)이 복수개 구비되는 경우, 균일한 압력으로 연마 유닛(1100)을 가압할 수 있도록 동일한 각도 간격으로 이격시켜 배치할 수 있다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 연마 유닛(1100)은 가압 유닛(1200)에 대하여 0~15˚ 기울어져 배치된다. 연마 유닛(1100)이 가압 유닛(1200)과 수직을 이루는 경우, 연마 헤드(1110)의 전체면으로 대상물이 연마된다. 한편, 연마 유닛(1100)이 가압 유닛(1200) 에 대하여 1˚ 이상 기울어진 경우에는, 연마 헤드(1110)는 연마 대상 표면에 대하여 소정 각도 기울어지기 때문에, 연마 헤드(1110)의 하부면 및 측면에 의해 평면으로부터 돌출된 흠집이 연마될 수 있다. 연마 유닛(1100)이 강판면에 대하여 기울어진 정도는 조절될 수 있다.

제1 가압판(1210)의 하단 또는 스프링(1240)의 하단에는 로드셀(1242)이 더 구비될 수 있다. 로드셀(1242)은 제1 가압판(1210)에 작용하는 힘을 측정하여 제어부로 전송한다. 제어부는 제1 가압판(1210)이 적정 압력으로 연마 유닛(1100)을 가압할 수 있도록, 가압 유닛(1200)을 수직 이동시켜 원하는 압력으로 가압할 수 있도록 제어한다.

또한, 연마 작업에 의해 단차 또는 돌기가 제거되면 제1 가압판(1210) 또는 스프링(1240)에 인가되는 부하가 작아진다. 연마 로봇(3000)의 제어부는 압력 센서(1242)에 의해 압력 부하를 감지하여 연마가 완료된 상태임을 확인할 수 있다. 연마 로봇(3000)의 제어부는 연마가 완료된 것으로 판단하면, 연마 헤드(1110)의 회전을 정지시키고, 연마 작업 종료 또는 저장된 다른 연마 대상 지점으로 이동할 수 있다.

본 실시예에서는 로드셀(1242)을 사용하나 이에 한정하지는 않으며, 제1 가압판(1210)에 작용하는 압력을 측정하기 위하여 압력 센서나 스프링 변위 센서를 사용할 수도 있다. 스프링 변위 센서는 스프링의 압축 정도를 측정하여 제1 가압판(1210)에 작용되는 압력을 측정한다. 측정된 스프링의 압축 길이는 제어부로 전송된다.

수직 이동 유닛(1300)는 가압 유닛(1200)의 타단에 연결된다. 수직 이동 유닛(1300)는 가압 유닛(1200), 연마 유닛(1100)을 수직 방향으로 이동시킨다. 수직 이동 유닛(1300)은 가압 유닛(1200), 연마 유닛(1100)을 수직 방향으로 이동시켜, 가압 유닛(1200)이 연마 유닛(1100)을 가압한 상태로 가압 유닛(1200) 및 연마 유닛(1100)의 수직 위치를 고정시킨다.

연마가 필요한 지점에 연마 모듈(1000)이 위치하면, 연마를 시작하기 위하여 수직 이동 유닛(1300)은 가압 유닛(1200) 및 연마 유닛(1100)을 하강시키고, 연마가 종료되면 가압 유닛(1200) 및 연마 유닛(1300)을 상승시킨다. 수직 이동 유닛(1300)는 유압 실린더일 수 있으나, 이에 한정하지 않는다.

수직 이동 유닛(1300)에서 실린더는 복수개가 구비될 수 있다. 실린더가 복수 개 구비되는 경우, 각각의 실린더는 개별 제어할 수 있다. 각각의 실린더를 개별 제어함으로써, 연마 유닛(1100)의 기울어진 정도를 조절할 수 있다. 각각의 실린더는 각각 연결된 가압 유닛(1200)을 하방으로 이동시키는데, 가압 유닛(1200)의 이동 정도에 따라 연마 유닛(1100)의 기울어진 각도가 조절된다. 각각의 실린더가 가압 유닛(1200)을 동일한 거리만큼 이동시키면 연마 유닛(1100)은 강판과 평행하도록 접촉된다. 가압 유닛(1200)은 실린더와 동일 개수가 구비될 수 있다. 작업자는 연마 유닛(1100) 및 수직 이동 유닛(1300)의 동작을 원격으로 제어할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연마 로봇에서 주행 모듈을 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 연마 로봇의 주행 모듈에서 XY 스테이지를 나타내는 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 연마 로봇을 나타내는 도면이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 연마 로봇에서 집진 후드를 나타내는 도면이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 주행 모듈(2000)은 메인 프레임(2100), XY 스테이지(2200), 주행 바퀴(2300)를 구비한다.

메인 프레임(2100)은 내부에 연마 모듈(1000)을 수용한다. 메인 프레임(2100)의 상부에는 전장 박스(2110)가 장착될 수 있다. 전장 박스(2110)에는 연마 로봇(3000)의 원격 제어를 위한 제어부, 통신부 등이 구비된다. 메인 프레임(2100) 및 그 내부를 보호하도록 메인 프레임(2100) 외측으로 하우징이 더 구비될 수 있다.

메인 프레임(2100)의 하단에는 전자석 또는 영구 자석으로 형성된 중량체가 장착될 수 있다. 연마를 위해서는 연마 헤드(1110)를 강판면을 향해 강한 압력으로 가압할 필요가 있다. 메인 프레임(2100) 하단에 자석으로 형성된 중량체가 장착됨에 따라, 메인 프레임(2100) 이 강판 방향으로 자력에 의해 당겨지면서, 연마 헤드(1110)를 강판 방향으로 강하게 가압할 수 있다.

XY 스테이지(2200)는 메인 프레임(2100) 내측 상부에 형성된다. XY 스테이지(2200)는 연마 모듈(1000)과 연결되며, 연마 모듈(1000)을 수평 방향, 즉 X축, Y축 방향으로 이동시킨다. 도 5에 도시된 바와 같이, XY 스테이지(2200)는 적어도 하나의 로드(2210)와 한 쌍의 레일(2220)을 구비한다. 적어도 하나의 로드(2210)에는 연마 모듈(1000)이 장착된다. 연마 모듈(1000)은 로드(2210)를 따라 선형으로, 즉 Y축 방향으로 이동한다. 본 실시예에서는 두 개의 로드(2210)를 구비한다.

한편, 한 쌍의 로드(2210)는 각각 양단이 한 쌍의 레일(2220) 부재에 이동 가능하도록 장착된다. 한 쌍의 로드(2210)는 레일(2220) 상을 선형 이동하며, 연마 모듈(1000)을 X축 방향으로 이동시킨다. 연마 모듈(1000)은 한 쌍의 로드(2210) 상에서 선형 이동함으로써 Y축 방향으로, 한 쌍의 로드(2210)가 레일(2220) 상을 선형 이동함으로써 X축 방향으로 이동할 수 있다. 연마 모듈(1000)은 강판 위를 X축, Y축 방향으로 이동하면서, 직선 패턴, 지그재그 패턴, 원형 또는 타원형 패턴 등 다양한 패턴으로 연마를 수행할 수 있다.

주행 바퀴(2300)는 메인 프레임(2100)의 외측에 구비된다. 주행 바퀴(2300)는 연마 대상 표면을 주행하며 연마 로봇(3000)을 원하는 위치로 이동시킨다. 주행 바퀴(2300)의 재질은 고무나 실리콘 재질로 형성될 수 있다. 이에 따라, 연마 로봇(3000)은 주행 중 또는 연마 작업시에 연마 대상 표면상에서 미끄러지지 않으며, 연마 대상물에 주행에 의한 흠집이 나는 것을 방지할 수 있다. 주행 바퀴(2300) 외에 보조 바퀴를 더 구비할 수 있다. 이 경우 보조 바퀴는 주행 바퀴(2300)가 배치된 방향과 상이한 방향으로 배치될 수 있다. 예를 들어 주행 바퀴(2300)가 메인 프레임(2100)의 좌우 측면에 배치된다면 보조 바퀴는 전후 방향으로 배치될 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 메인 프레임(2100)의 내측 모서리에는 하나 이상의 추락 방지 센서(2110)가 설치될 수 있다. 추락 방지 센서(2110)는 초음파 센서 또는 레이저 등일 수 있다. 초음파가 반사되는 거리가 메인 프레임(2100) 하단으로부터 연마 대상물까지의 거리보다 크다면, 연마 로봇(3000)이 강판 모서리에 위치하는 것으로 판단할 수 있으며, 해당 방향으로 주행을 멈추고 강판의 내측으로 이동할 수 있다. 본 실시예에서는 메인 프레임(2100)의 4개의 모서리에 4개의 센서(2110)가 설치되었다.

메인 프레임(2100)의 내부에는 주행 상태 및 연마 상태를 확인할 수 있도록 카메라(2120)가 더 구비될 수 있다. 카메라(2120)는 적어도 하나가 장착될 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 메인 프레임(2100) 내측에 두 개의 카메라(2120)가 설치되어 하나의 카메라(2120)는 연마 로봇의 주행 상태를, 하나의 카메라(2120)는 작업 상태를 확인할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 연마 로봇(3000)은 메인 프레임(2100) 내측에 연마 모듈(1000)과 소정 간격 이격하여 배치된 집진 후드(2400)를 더 구비할 수 있다. 집진 후드(2400)는 연마 과정에서 발생하는 분진을 흡입한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 집진 후드(2400)는 원통형으로 형성될 수 있으며, 흡입된 분진을 이동시키기 위한 튜브 등과 연결될 수 있다. 집진된 분진 등은 집진부(미도시)에 수용되거나 바로 외부로 배출될 수 있다. 발생되는 분진을 흡입함으로써 연마 상태를 더욱 정확하게 확인할 수 있다. 연마 상태를 보다 정확하게 확인하기 위하여, 카메라(2110)가 집진 후드(2400) 내측에 장착될 수도 있다.

다른 실시예에서는 집진 후드에 의해 흡입된 분진이 자석에 의해 부착될 수도 있다. 강판을 연마함으로써 철가루가 많이 발생하는바, 자석으로 철가루를 부착시켜 다른 곳으로 철가루가 튀거나 스파크가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 자석으로서 전자석을 이용하는 경우, 철가루 제거시 전자석에 작용하는 자력을 없애 쉽게 철가루를 제거할 수 있다. 영구 자석을 이용하는 경우에는 자석 커버를 사용하여, 커버 탈착에 의해 부착된 철가루를 용이하게 제거할 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 연마 로봇에 의해 연마가 수행되는 것을 나타내는 도면이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 연마 로봇에서 가압 유닛의 동작을 나타내는 도면이며, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 연마 로봇에서 가압 유닛의 동작을 나타내는 도면이다.

다음으로, 연마 로봇(3000)의 동작에 대해서 설명한다.

연마 로봇(3000)은 연마 대상 위치를 미리 파악하여 저장하거나, 작업자가 원격 제어하며 연마가 필요한 위치로 이동할 수 있다. 연마 대상 위치를 파악하기 위해, 연마 로봇(3000)은 연마 작업을 시작하기 전에 강판 전면을 주행하며 연마 대상 위치를 파악 및 저장할 수 있다. 주행 모듈(2000)에는 카메라가 구비되며, 획득한 영상을 분석하여 단차 또는 돌기가 형성된 곳을 판단한다. 제어부는 연마가 필요한 위치를 저장하고, 해당 지점으로 이동하며 연마를 수행한다.

도 7에 도시된 바와 같이, 연마를 시작하기 위하여 수직 이동 유닛(1300)은 가압 유닛(1200) 및 연마 유닛(1100)을 하강시킨다. 수직 이동 유닛(1300)은 가압 유닛(1200)을 하방으로 이동시킴에 따라, 제1 내지 제3 가압판(1210, 1220, 1230)이 하방으로 이동한다. 수직 이동 유닛(1300)은 연마 헤드(1110)의 하부면이 강판(100)을 소정 압력으로 가압할 때까지 가압 유닛(1200) 및 연마 유닛(1100)을 하강시킨다. 연마 헤드(1110)가 강판면에 접하면, 연마 유닛(1100)은 반작용에 의해 가압 유닛(1200)을 밀어낸다. 즉, 제2 가압판(1220) 및 제3 가압판(1230)은 하방으로 이동하지만, 제1 가압판(1210)은 연마 유닛(1100)이 밀어내는 반작용에 의해 상대적으로 제3 가압판(1230) 상에서 상방으로 이동한다. 이에 따라 제1 가압판 및 제2 가압판(1210, 1220) 사이에 개재된 스프링(1240)은 압축된다.

압축된 스프링(1240)은 복원력에 의해 제1 가압판(1210)을 밀어내고(도 7의 (b)), 이 밀어내는 힘에 의해 연마 유닛(1100)이 가압된다. 스프링(1240)은 연마 유닛(1100)이 연마 대상물의 단차 정도에 따라 능동적으로 가압할 수 있도록 한다. 본 발명에 따른 연마 로봇(3000)은 연마 대상물을 스프링(1240)의 탄성에 의해 가압함에 따라, 연마 대상물을 과도하게 연마하는 일 없이 매끄러운 결과물을 얻을 수 있다.

한편, 스프링(1240)의 내측으로 지지축(1241)을 구비하여 가압 유닛(1200)이 수평 방향으로 진동하는 것을 방지할 수 있다. 지지축(1241)은 스프링(1240)의 최대 압축 길이보다 같거나 짧은 것이 바람직하다.

도 9에 도시된 바와 같이, 스프링은 압축 스프링이 아닌 가스 스프링 또는 유압 스프링으로 형성될 수 있다. 가스 스프링 또는 유압 스프링이 연마 대상물에 따라 소정의 복원력을 가지도록 설계할 수 있다.

도 10에 도시된 바와 같이, 연마 로봇(3000)이 연마 대상 위치로 이동하면, 연마 모듈(1000)은 연마를 시작한다. 연마 헤드(1110)는 강판(100)에 대하여 기울어져 위치한다. 연마 헤드(1110)의 상승된 부분이 단차 형성 위치에 근접하여 연마를 수행한다. 강판에 형성된 단차(110)는 연마 헤드(1110)의 측면 및 하면에 의해 연마된다. 스파크 방지 덮개(1111)는 연마 과정에서 발생하는 스파크가 연마 모듈(1000)로 튀는 것을 방지한다.

이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

1000 : 연마 모듈 1100 : 연마 유닛
1110 : 연마 헤드 1111 : 스파크 방지 덮개
1120 : 연마 본체 1200 : 가압 유닛
1210 : 제1 가압판 1220 : 제2 가압판
1230 : 제3 가압판 1240 : 스프링
1241 : 지지축 1300 : 수직 이동 유닛
2000 : 주행 모듈 2100 : 메인 프레임
2200 : XY 스테이지 2210 : 로드
2220 : 레일 2300 : 주행 바퀴
2400 : 집진 후드

Claims

연마 헤드와, 일단이 상기 연마 헤드에 연결되어 상기 연마 헤드를 지지하고 회전시키는 연마 본체를 구비하는 연마 유닛과, 상기 연마 유닛에 일단이 연결되어 상기 연마 유닛을 탄성 가압하는 가압 유닛과, 상기 가압 유닛의 타단에 연결되며 상기 가압 유닛을 수직 방향으로 이동시키는 수직 이동 유닛, 상기 연마 유닛과 이격되어 상기 연마 유닛의 외측을 둘러싸는 집진 후드를 구비하는 연마 모듈; 및
메인 프레임, 상기 메인 프레임 내측에 구비되어 상기 연마 모듈을 수평 이동시키는 XY 스테이지, 상기 메인 프레임의 양측면에 장착된 한 쌍의 주행 바퀴를 구비하는 주행 모듈;을 포함하고,
상기 연마 유닛은 중심각이 60~120°인 부채꼴 형상의 스파크 방지 덮개를 더 구비하고,
상기 집진 후드에 의해 흡입된 분진은 자석 커버가 구비된 자석에 의해 부착되며,
상기 가압 유닛은
제1 가압판,
상기 제1 가압판과 평행하게 소정 거리 이격되어 배치된 제2 가압판,
상기 제1 및 제2 가압판의 측면과 연결되어 상기 제1 및 제2 가압판을 지지하되, 상기 제1 가압판을 수직 방향으로 이동가능하게 지지하는 제3 가압판, 및
제1 및 제2 가압판 사이에 개재되는 적어도 하나의 스프링을 구비하고,
상기 스프링의 내측에는 지지축이 구비되되, 상기 지지축은 상기 스프링의 압축 길이보다 같거나 짧게 형성되고, 상기 제1 가압판에 일단이 고정되며,
상기 스프링의 하단에는 로드셀이 구비되어, 제어부가 상기 로드셀에 의해 압력 부하를 감지하여 연마 완료 상태를 확인하며,
상기 메인 프레임의 하단에는 전자석으로 형성된 중량체가 장착되고, 상기 메인 프레임의 적어도 하나의 모서리에 추락 방지 센서가 장착되는 것을 특징으로 하는 연마 로봇.
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제1항에 있어서,
상기 메인 프레임의 내측에 적어도 하나의 카메라가 장착되는 것을 특징으로 하는 연마 로봇.
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